稀土铕发光材料的制备及其性能调控

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稀土荧光粉具有发光效率高、单色性好、发射谱带窄等优点,在生物医学、照明、光学显示等领域备受关注。然而传统稀土荧光粉中往往含有不同种类的稀土元素(例如铈、铽、铕)。众所周知,稀土元素是一种不可再生资源,它的开采以及提纯都需要耗费巨大的财力和物力,因此如何有效的利用稀土资源就显得十分重要。基于上述问题,我们通过简单的高温固相法和湿化学法制备了基于单一稀土铕的多色荧光粉,这在一定程度上减少了稀土元素的使用,同时也避免了后续稀土资源回收中精炼提纯的过程,对稀土资源的利用有着重大意义。通过对制备的样品进行形貌结构、光学性能的表征以及温度敏感特性测试,得到的主要成果如下:1.铝酸锶掺铕与菲罗啉-α-噻吩甲酰三氟丙酮-稀土杂化发光材料的颜色调控通过高温固相法制备高亮度的Sr Al2O4:Eu2+(SAOE)绿色(510 nm)发光材料,利用有机配体菲罗啉(Phen)和α-噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)来敏化稀土铕离子的发光制备Eu(TTA)3phen(TTAE)红色(612 nm)发光材料。所得样品在紫外辐照(0.15 mW/cm2)下表现出良好的光稳定性。调节TTAE和SAOE的质量比(1:0,1:25,1:50,1:100,1:200,1:300,1:400,0:1),利用机械研磨的方法得到发光颜色与1931 CIE色度图上红色、橙色、黄色和绿色区域匹配完好的多色荧光粉,将样品依次记为P(A-H),并计算了它们的色坐标。通过光谱分析发现,两种发光材料的发射与吸收几乎无重叠,不会降低整体的发光效率,测得不同混合比样品的发光效率在24-68%之间。色坐标可调的样品P(A-H)均能被365 nm波段的紫外光有效激发,通过封装工艺,将其与PDMS胶混合作为涂覆层封装在365 nm UV芯片上,制备出多色LED器件。2.铝酸锶掺铕与菲罗啉-α-噻吩甲酰三氟丙酮-稀土杂化发光材料双比色温度传感对合成的杂化材料(TTAE与SAOE的质量比为1:25)进行了温度传感特性的研究。通过实验室自组装的温度测试系统对样品进行了温度敏感测试。样品中菲罗啉-α-噻吩甲酰三氟丙酮-稀土杂化发光材料在20-200℃的范围内的发光强度对温度表现出极强的依赖性,铝酸锶掺铕的温度依赖性发光特性则不明显。将510 nm的绿色发光作为内在参比,612 nm的红色发光作为检测信号,当温度变化时可以导致两者的荧光强度比值变化,样品的颜色在紫外灯下由亮橙红色过渡到绿色,从而实现温度变化的肉眼观测。
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